薛 玲 张国海

(福建省泉州第五中学 泉州 362000)

植物组织培养课程是《普通高中生物学课程标准(2017年版)》(简称： 新课标)选修课程体系中在学业发展基础方向的一个模块[1]。它是以实验操作为重心，能为学生提供大量动手实践的活动。植物组织培养实验并不是简单的一个探究实验，而是涉及生物学及其他学科知识的综合性强、操作复杂和持续时间长的科学实践，符合高中生物学课程的基本理念： 核心素养为宗旨、内容聚焦大概念、教学过程重实践和学业评价促发展。我校基于高中生物学课程基本理念，开发了植物组织培养选修课程。

1 以发展学科核心素养为课程目标

本课程从生命观念、科学思维、科学探究和社会责任等方面发展学生的生物学学科核心素养，着重培养学生的批判性思维和创造性思维等素养，充分体现本课程的学科特点和育人价值，通过学习本课程，为学生今后从事相关的研究和工作打下良好的基础。课程目标是：

(1) 能运用结构与功能观、物质与能量观、稳态与平衡观等生命观念，说明植物组织培养的基本原理和过程，了解影响植物组织培养的各种因素，能够将科学、技术、工程学和数学(STEM)知识和能力综合运用在实践活动中。

(2) 能基于事实和证据，采用归纳与概括等思维方法理解植物组织培养技术在生产中的应用，在面对生产、生活中与植物组织培养相关的新问题情境时，能运用科学思维方法展开探讨、审视或论证，养成科学思维的习惯。

(3) 掌握无菌操作的要领，学会培养基和药品的配制、外植体消毒、接种、培养、移栽以及栽培等基本操作技术，利用植物组织培养技术培育金线莲或其他植物幼苗。能够提出探究的问题、查阅相关资料、设计并实施合理可行的方案，运用数学方法如实记录、分析实验结果，形成合作精神，发展学生的科学探究能力。

(4) 体会科学研究的艰辛与成功的乐趣，初步养成求实、创新及勇于探究的科学精神和态度，增强社会责任感。

2 围绕生命观念构建课程内容

生命观念是以概念性知识的学习为基础，是贯穿课程内容的主线。本课程的核心概念是： 植物组织培养技术是通过细胞、组织或器官水平上的操作，获得有用的生物体或其产品。重要概念是： 阐明植物组织培养是在一定条件下，将离体植物器官、组织和细胞在适宜的培养条件下诱导形成愈伤组织，并重新分化，最终形成完整植株的过程。基于对核心概念和重要概念的分析，本课程围绕生命观念构建课程内容(表1)，主要包括概念知识的学习和实践活动的实施。

表1 “植物组织培养”选修课程内容

3 课程实施过程重视科学探究和实践

现以“金线莲植物组织培养”内容为例，介绍课程具体的实施过程。

3.1 创设真实情境，明确研究课题 探究性学习需要创设情境，创设带有具体问题和情感氛围的学习环境，从而使学生形成良好的求知心理，在情境中感受学习的乐趣，领悟并活用所学知识，激发和培养创新思维以及综合解决问题的能力。

应选择什么样的植物材料来进行组织培养呢？课堂上教师引导学生思考： 闽南当地有哪些重要的经济作物？哪些经济作物出现数量不断减少、产量持续降低的现象？能不能对这些经济作物进行组织培养从而提高其产量？有位学生提到闽南有用金线莲炖鸡汤滋补身体的习惯，但现在野生的金线莲产量较少，价格昂贵。如能够通过植物组织培养的人工方法培育金线莲，不仅可保护野生金线莲的资源，又可增加农民的经济收入。于是，学生通过上网查阅资料，了解到金线莲是一种珍稀中草药，具有凉血祛风、除湿解毒的功效，但其种子小，种胚发育不全，自然繁衍能力低下，自然生长产量极为稀少。又加上长期人工过度采挖，使野生金线莲资源日趋枯竭，我国现已将金线莲列为濒危珍稀药用植物。所以，对金线莲进行组织培养技术的研究具有一定的实际应用价值。于是，就确定研究课题为“金线莲的组织培养”。

3.2 查阅相关资料，设计实验方案 学生在提出课题的基础上，需要搜集资料来进行探究活动方案的设计。确立以金线莲的茎段作为外植体培养成完整植株，需要探究外植体的消毒剂的种类、处理时间，初代、继代及生根培养所用培养基的配方，炼苗的方案以及关于植物组织培养中最关键的两个环节： 外植体的消毒和培养基中激素的比例。教师首先向学生介绍科学研究中常用的参考文献的方法，传授参考文献的搜集方法，以及如何从参考文献中获取有用的信息，并推荐了植物组织培养常用的参考资料来源，如《组培苗论坛》《植物生理学学报》等。组织学生根据《植物组织培养实验教程》查到的相关资料，确定具体的实验步骤。学生以小组合作的方式提出金线莲组织培养的实验方案，师生共同探讨，对实验方案进行修改、补充和完善。学生通过体验实验设计、优化实验方案的过程，提高科学探究能力。

3.3 实施具体方案，完成探究实验 教师先告知学生使用相关仪器及使用时需注意的安全事项，再让学生以小组合作的形式按设计的实验方案开始操作，在学生操作的过程中教师要有针对性的指导。

3.3.1 培养基配置 找到适合金线莲组织培养的培养基配方是实验成功的关键之一。学生根据所查文献制定了金线莲初代、继代和生根的培养基配方，分别于初代、继代和生根培养前一节课配制，培养基的高压蒸汽灭菌都由学生在课间完成。

3.3.2 初代培养 学生先确定初代培养中消毒剂、消毒时间等实验条件，再观看教师事先制作好的初代培养操作步骤的微视频，这样可提高操作的规范性。再利用教师提供的金线莲组培苗茎段进行初代培养的操作，一段时间后观察并统计初代培养的污染率。

3.3.3 继代培养及生根培养 由于金线莲组培周期较长，继代及生根培养的无菌丛芽由教师在课外事先培养好，课堂上学生可直接进行金线莲继代培养的操作。一段时间后学生统计继代培养的污染率和成活率。学生在培养时发现，参考文献中提供的生根培养基中香蕉泥含量为200 g/L，但实际发现香蕉泥用量大且培养基难配制。学生在实践中发现香蕉泥含量为50 g/L的效果与200 g/L的效果相近，不仅易配制又可省材料。通过该过程训练了学生的操作能力，为继续探究打下基础。

3.3.4 炼苗和移栽 教师引导学生分析炼苗的原理，得出组培苗长期处于弱光、高湿环境中生长，其气孔完全张开，无法直接适应野外生长的环境，需要进行过渡性炼苗。炼苗的关键是逐步降低生长环境中的湿度，直至组培苗能完全适应野外生长环境。教师引导学生找出炼苗和移栽的适宜的条件，如温度、湿度和炼苗的天数等。学生设计用于炼苗的培养装置在课外完成，上课时各组按照设计的装置进行炼苗培养，并统计各组金线莲的成活率。在25℃下炼苗7 d左右后移栽，成活率可达到95%以上。

3.4 汇报展示，交流分享 指导学生通过文字、数学表格等方式完成报告，以小组为单位交流探究的过程和结果，展示实验照片、视频及培育的金线莲幼苗。小组间可相互提问、反思改进，并进行适当的评价。这样，可培养学生的表达能力。

3.5 课题延伸探究 教师又介绍了市场上有一种被称作“手指植物”的工艺品很受欢迎，这些植物培育在装有彩色固体培养基的小瓶中，只要给予充足的阳光和适宜的温度就可放置很长一段时间。引导学生思考怎样应用本课程的技术，能否自己制作这样的工艺品？课后由学生自己查找相关文献，并在教师指导下进行进一步的探究。

4 课程评价促发展

本课程的评价标准有自我评价、相互评价和教师评价，并贯穿于完成课题的全过程。本课程重视以评价促进学生的学习与发展，重视评价的诊断作用、激励作用和促进作用。在评价中关注学生的个体差异和发展需求，增强学生的自信心,激发学生的研究热情，改进学生的学习方式，促进生物学学科核心素养的形成。